宽带接入网技术(张喜云)章 (2)

第二章 宽带IP城域网
2.1.3 计算机网络的分类 按照网络规模，计算机网络被划分成三个主要类别：
LAN(局域网)、MAN(城域网)和WAN(广域网)。 LAN由在地理范围内有限的网络中相连接的计算机组成，
如一个房间、一座建筑物或一群邻近的建筑物。 MAN是为城镇或城市设计的网络，它通常使用光纤这样的
1～3层为低层组或下层组，其功能由计算机(用户)和网络 共同执行；4～7层为高层组或上层组，其功能由通信的计算机 双方共同执行。
第二章 宽带IP城域网 图2-1 OSI分层结构
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2．OSI层次结构的功能 OSI层次结构的功能如下： 应用层。实现终端用户应用进程之间的信息交换。 表示层。提供数据表现，定义公共数据语法和语义以及转 换工作，包括数据语法转换、语法表示、表示连接管理、数据 加密和数据压缩等。 会话层：执行管理任务和安全。具体功能包括：会话连接 到传输连接的映射、数据传送、会话连接的恢复和释放、会话 管理、令牌管理和活动管理。
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传输层。确保点到点、无错误传输。功能包括：在发送端 拆分数据块，或在接收端重组数据块；具有点到点流程控制和 错误恢复功能；映像传输地址到网络地址、多路复用与分割、 传输连接的建立与释放。
网络层。负责处理子网之间的寻址和路由工作。功能包括： 建立和拆除网络连接；提供路由功能，构造互联网络；定义点 到点寻址(逻辑上——Net ID+Host ID)；服务选择和流量控制。
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链路层。负责处理信道上的数据传输工作。发送帧：将接 收到的位重组为帧；定义站点地址(物理)；数据链路连接的分 裂、定界与同步、顺序和流量控制和差错的检测和恢复等方面。 一般将数据链路层又划分成两个子层：逻辑链路控制(LLC， Logic Line Control)子层和介质访问控制(MAC，Media Access Control)子层。
物理层。处理物理信令功能，包括连接器、分时、电压和 其他事务。提供介质接入功能；定义最终二进制数据的电压和 数据速率；定义物理连接器。
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3．层间通信 每一层都与对方的对等层之间有相应的协议(逻辑上的)， 在物理上它们之间信息的交换又必须通过它的下一层提供服务 才能完成，直到物理层。 OSI参考模型的不同层协议之间是互相独立的。实现方法 是下一层在上一层提供的信息的前面(链路层在前面和后面)增 加新的协议控制信息。OSI参考模型的数据传送如图2-2所示。
(1) 计算机的数量是多个，而不是单一的。
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(2) 计算机是能够独立工作的系统。任何一台计算机都不 能干预其它计算机的工作。例如启动、停止等。任意两台计算 机之间没有主从关系。
(3) 计算机可以处在异地。每台计算机所处的地理位置对 所有的用户是完全透明的。
(4) 处在异地的多台计算机由通信设备和线路进行连接， 从而使各自具备独立功能的计算机系统成为一个整体。
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2．城域网 城域网是在一个城市范围内所建立的计算机通信网，简称 MAN。这是20世纪80年代末，在LAN的发展基础上提出的，在技 术上与LAN有许多相似之处，而与广域网(WAN)区别较大。MAN 的传输媒介主要采用光缆，传输速率在l00 Mb/s以上。所有联 网设备均通过专用连接装置与媒介相联接，只是媒质访问控制 在实现方法上与LAN不同。 MAN的一个重要用途是用作骨干网，通过它将位于同一城 市内不同地点的主机、数据库，以及LAN等互相联接起来，这 与WAN的作用有相似之处，但两者在实现方法与性能上有很大 差别。
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广域网用于通信的传输装置，一般是由公司或电信部门提 供的。互联主要采用公用网络和专用网络两种。如果连接的次 数有限，要求不固定，通用性好，可选择公用数据网或增值网； 如果连接次数很多，且要24小时畅通无阻，则采用专用网络为 好。
WAN的实现都是按照一定的网路体系结构相应的协议进行 的。为了实现不同系统的互联和相互协同工作，必须建立开放 系统互联。参考模型及相应的一系列国际标准协议对于WAN的 实现、建立和应用有重要的指导作用。
以标准化网络世界为目标，ISO(国际标准化组织)开始开 发OSI(开放式系统互联)参考模型。OSI参考模型于1984年完成 并公布。
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OSI参考模型采用分层方法，其中通信子系统被分成7层， 每一层都执行明确定义的功能。OSI参考模型定义需要在每一 层提供的功能，但是却没有规定在每一层上要使用的实际服务 和协议。OSI分层模型如图2-1所示。
第二章 宽带IP城域网 图2-3 OSI与TCP/IP结构的对比
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1) 应用层 应用层定义了应用程序使用互联网的协议。相关的进程/ 应用协议，充当用户接口，提供在主机之间传输数据的应用。 FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议)——允许 用户在本地主机和远程主机之间传输文件(RFC 959)。 TELNET(Telecommunication Network，远程通信网)—— 允许用户登录到另外的TCP/IP主机，从而访问网络资源的虚拟 终端协议(终端仿真)(RFC 854)。
第二章 宽带IP城域网 MAN不仅用于计算机通信，同时可用于传输话音、图像等
信息，成为一种综合利用的通信网，但属于计算机通信网的范 畴，不同于综合业务通信网(ISDN)。
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3．广域网 广域网是在一个广泛地理范围内所建立的计算机通信网， 简称WAN。其范围可以超越城市和国家以至全球，因而对通信 的要求及复杂性都比较高。 WAN由通信子网与资源子网两个部分组成。通信子网实际 上是一个数据网，可以是一个专用网或一个公用网(交换网)； 资源子网是联在网上的各种计算机、终端、数据库等。这不仅 指硬件，也包括软件和数据资源。 在实际应用中，LAN可与WAN互联，或通过WAN与位于其他 地点的WAN互联。这时，LAN就成为WAN上的一个端系统。
高速连接。 WAN是使用远距离远程通信链路把相距遥远的网络计算机
连接起来的网络，它经常由两个或多个小LAN组成。最著名的 WAN的例子就是Internet。
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1．局域网 局域网(LAN)是将小区域内的各种通信设备互连在一起的 通信网络。 决定局域网特性的主要技术有三个： (1) 用于传输数据的传输介质； (2) 用以连接各种设备的拓扑结构； (3) 用以共享资源的介质访问方法。 这三种技术在很大程度上决定了传输数据的类型、网络的 响应时间、吞吐率和利用率，以及网络应用等各种网络特性。 其中，最重要的是介质访问控制方法，它对网络特性起着十分 重要的影响。
局域网包括：以太网、标记环网、标记总线网、快速以太 网、交换局域网、全双工以太网、千兆位以太网、ATM局域网、 无线局域网。
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其中常见的为以太网、快速以太网、全双工以太网、交换 局域网。前两种采用的是CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检 测)的介质访问方法，交换局域网采用的是交换技术，全双工 以太网中全双工运行在交换器之间，以及交换器和服务器之间， 全双工是和交换器一起工作的链路特性，它是数据流在链路中 同时两个方向流动，不是所有收发器都支持它的全双工功能。
第二章 宽带IP城域网 图2-2 OSI参考模型的数据传送
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4．OSI参考模型各层传送信息的单位 OSI参考模型各层传送信息的单位如下：物理层，数据按 位传送；数据链路层，数据按帧传送；网络层，数据以分组为 单位传送；传输层，数据以报文为单位传送。
第二章 宽带IP城域网 2.2.2 TCP/IP协议 1．TCP/IP协议参考模型 使用TCP/IP协议将Internet分为4个层次：应用层、传输 层、网际层和网络接口层。图2-3给出了TCP/IP与OSI的比较。
全双工效率取决于本地通信的形式。如果在发送和接收之 间的通信是平衡的，则理论上全双工可增加100％的吞吐量。 如果是不平衡的，则效率会降低。从理论上讲，全双工性能可 大于100％，因为全双工链路没有冲突，每个方向的效率要高 பைடு நூலகம்共享介质链路的效率。
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(1) 10 Mb/s交换技术的性能优于10 Mb/s的共享技术； (2) 10 Mb/s全双工交换技术的性能优于10 Mb/s的常规 的交换技术； (3) 100 Mb/s交换技术优于10 Mb/s交换技术； (4) 100 Mb/s全双工交换技术优于100 Mb/s常规交换技 术； (5) 100 Mb/s共享技术的性能是10 Mb/s共享技术的10倍； (6) 100 Mb/s交换技术性能优于100 Mb/s共享技术； (7) 10 Mb/s交换技术和100 Mb/s共享技术的性能比较取 决于各种参量的影响，包括通信形式、交换器端口数、交换器 缓冲器容量以及全双工应用的效率。
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2.1 IP网络基础 2.2 TCP/IP协议 2.3 交换机/路由器 2.4 宽带IP城域网 本章小结 习题
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2.1 IP网络基础 2.1.1 计算机网络的定义
计算机网络的定义随网络技术的更新可从不同的角度给予 描述。
目前已公认的有关计算机网络的定义是：计算机网络是将 地理位置不同，且有独立功能的多个计算机系统利用通信设备 和线路互相连接起来，且以功能完善的网络软件(包括网络通 信协议、网络操作系统等)实现网络资源共享的系统。 在上述的定义中，有以下特点：
第二章 宽带IP城域网 (3) 通信协议：计算机之间要交换信息，实现通信，彼此
就需要有某些约定和规则——网络协议。目前有很多网络协议， 有一些是各计算机网络产品厂商自己制定的，也有许多是由国 际组织制定的，它们已构成了庞大的协议集。比如现在计算机 网络普通采用的TCP/IP协议。
(4) 网络管理软件：包括通信管理软件、网络操作系统、 网络应用软件等。